复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔装备与技术

针对目前综放工作面复杂顶板岩层定向钻进成孔困难,卡钻、塌孔事故频发,以及大直径钻孔扩孔难度大,缺乏配套专用扩孔机具,高位定向钻孔成孔深度浅、钻进效率低、有效孔段少等问题,提出基于无线泥浆脉冲随钻测量系统、螺旋型钻具组合、多动力扩孔用双级双速钻头、煤矿井下护孔膨胀管等专用设备机具的复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔技术,实现复杂顶板岩层成孔及扩孔的可靠性,改善工作面采空区瓦斯抽采的稳定性。实践表明:大直径高位定向钻孔单孔抽采纯量3.2 m^(3)/min,是常规定向钻孔的3倍,累计抽采瓦斯纯量1 300 m^(3),应用效果显著。

崩落法开采时复杂顶板的崩落过程分析

在分析崩落法开采中顶板围岩崩落的基本条件后,从岩体工程质量、初始地应环境、空区的形态与充填状态等方面分析了顶板崩落的影响因素。结合程潮铁矿顶板崩落过程的监测结果,分析了顶板岩体的崩落过程,得出了完整的顶板空区发展过程图。研究结果表明,软硬岩体交错分布,软弱不连续面的存在是引起顶板崩落呈间歇性、突发性地发展的原因。与层状顶板崩落过程类似,在组成复杂顶板的岩体中,存在稳定性好的关键结构体,顶板的崩落过程受关键结构体控制。

淮南矿区顶板复杂地层中高位定向钻孔钻进工艺研究

基于顶板高位定向钻孔抽采瓦斯原理及现有施工技术,针对淮南矿区顶板复杂地层中高位定向钻孔难以有效成孔的问题,提出了采用高压注浆加固地层、扩孔技术疏通钻孔和大倾角快速穿越破碎层段相结合的成孔技术措施,首次在淮南矿区成功施工了3个孔深510 m、孔径153 mm的顶板高位大直径定向钻孔,形成了适用于淮南矿区顶板复杂地层的高位大直径定向钻孔成孔工艺技术,为该类条件矿区工作面瓦斯治理提供了新技术途径。同时针对施工中需频繁起钻扩孔、硬岩中钻进效率低、常规打捞钻具在大直径钻孔中打捞准确度低和下管护孔难度大等问题,提出解决方案,为后续研究提供思路和方向。

晋城矿区顶板复杂地层大直径高位定向钻孔成孔技术研究

针对晋城矿区3#煤层顶板地层复杂、高位定向钻孔成孔难的问题,在某矿3109综采工作面开展顶板复杂地层中大直径高位定向钻孔钻进成孔试验研究。提出了增大开孔段倾角、扩大造斜穿层段孔径、增大造斜段弯曲曲率及开分支孔等解决措施,首次在该矿成功施工4个孔深超过500 m、孔径达到φ153 mm的顶板高位定向钻孔。总结形成适用于晋城矿区顶板复杂地层中成孔的关键技术体系,为矿区内其他高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理提供了可靠的技术途径。

顶板复杂岩层无线随钻测量复合定向钻进技术

针对以往顶板复杂岩层中施工定向钻孔时存在钻进效率低、排渣效果差、易发生钻孔事故的不足,开发了基于螺旋钻杆的无线随钻测量复合定向钻进技术,选配了适用钻进装备;在淮南顾桥矿进行了现场试验,试验最大钻孔深度530 m,累计钻孔进尺1 673 m,成孔率达到100%,排渣效果提高2倍以上。试验结果表明:泥浆脉冲无线随钻测量系统工作性能稳定、测量数据准确,复合定向钻进技术钻进效率高、钻进能力强,螺旋钻杆复合排渣效果好、钻孔清洁度高;有效提高了复杂岩层钻孔成孔率、成孔效率和钻进安全性。

复杂地层浅埋暗挖地铁区间隧道近距离下穿地下商业街设计及施工关键技术

青岛地铁2号线五四广场站—浮山所站区间采用浅埋暗挖法施工，因线路埋深受限，区间隧道需以1．68～1．86 m 的净距要求下穿一处两柱三跨11．8 m ×4．5 m 矩形框架结构的地下商业街。为确保工程安全，克服上半断面富水砂层、下半断面坚硬岩层这一差异性较大的上软下硬复杂地层，以及在近距离下穿条件下选取合适的支护参数和技术措施成为工程的关键。实际施工过程中，综合采用了深孔注浆地层预加固、一次性打设90 m 超长管棚预支护、减震爆破和自动化实时监测等综合技术手段，辅以数值计算模拟分析，在控制地下商业街及其周边软弱地层沉降、保障地下商业街的日常运营和降低隧道施工风险等方面取得了较好的工程效果。